锂电池制造技术

本发明专利技术公开了锂电池，其包括正极；负极，其包括包含第一水性粘合剂和第二水性粘合剂的负极活性物质层，所述第一水性粘合剂包括单体单元；和在所述正极和所述负极之间的隔板，所述隔板包括基础材料层和形成于所述基础材料层的至少一个表面上的聚合物层，和所述聚合物层包括非水性粘合剂，所述非水性粘合剂包括与所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元。

【技术实现步骤摘要】
锂电池相关申请的交叉引用本申请要求2012年2月21日在美国专利和商标局提交的美国临时申请No.61/601,373的优先权和权益，将其公开内容全部引入本文作为参考。
本专利技术的实施方式的方面涉及锂电池。
技术介绍
为了满足对小型且高性能设备的要求，制造小型且轻质的锂电池是重要的。而且，为了用于电动车中，将锂电池的放电容量、能量密度和循环特性作为重要因素纳入考虑。为了用于这样的应用中，需要具有每单位体积大的放电容量和高的能量密度、以及优异的寿命特性的锂电池。锂电池中包括隔板以防止或减少正极和负极之间的短路。基于有机物的隔板在200℃或更低的温度熔融。因此，当包括所述基于有机物的隔板的电池的温度由于内部和/或外部刺激而提高时，由于隔板的收缩或熔融，体积变化可发生，并且因此，电池的运行停止。典型的隔板具有低的与电极的粘附。因此，在充电和放电期间，电极之间的距离可增加，并且因此膨胀程度显著增加。由于电池的体积增加，电池每单位体积的容量和能量密度可降低。电池的显著的体积变化可导致隔板的破坏。因此，包括所述隔板的锂电池的寿命特性可降低。因此，需要开发具有由隔板与电极之间改善的粘附性能导致的降低的体积变化、和改善的寿命特性的锂电池。
技术实现思路
本专利技术的实施方式的方面提供在隔板和电极之间具有改善的粘附(adhesion)的锂电池。根据本专利技术的实施方式，锂电池包括：正极；负极，其包括包含第一水性(aqueous)粘合剂和第二水性粘合剂的负极活性物质层，所述第一水性粘合剂包括单体单元；和在所述正极和所述负极之间的隔板，所述隔板包括基础材料层和形成于所述基础材料层的至少一个表面上的聚合物层，所述聚合物层包括非水性(non-aqueous)粘合剂，所述非水性粘合剂包括与所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元。在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂的所述单体单元包括选自如下的至少一种：基于二烯的(二烯类)单体单元、基于丙烯酰基的(丙烯酰基类)单体单元、基于氟的(氟类)单体单元、和基于硅的(硅类)单体单元。所述第一水性粘合剂的所述单体单元可包括选自如下的至少一种：丁二烯单体单元、异戊二烯单体单元、丙烯酸酯单体单元、甲基丙烯酸酯单体单元、偏氟乙烯单体单元、四氟乙烯单体单元、六氟丙烯单体单元、和硅氧烷单体单元。在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂包括基于偏氟乙烯的(偏氟乙烯类)单体和选自四氟乙烯和六氟丙烯的至少一种单体的共聚物。所述第一水性粘合剂可包括偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂进一步包括选自乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯和戊烯单体单元的基于烯烃的(烯烃类)单体单元。在一个实施方式中,所述第一水性粘合剂进一步包括选自羧酸基团、羟基、和磺酸基团的亲水基团。所述第二水性粘合剂可不同于所述第一水性粘合剂。在一个实施方式中，所述第二水性粘合剂包括选自如下的至少一种：苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶、丙烯酰基橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物、聚氧化乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚表氯醇、聚磷腈、聚丙烯腈、聚苯乙烯、乙烯-丙烯-二烯共聚物、聚乙烯基吡啶、氯磺化聚乙烯、胶乳(latex)、聚酯树脂、丙烯酰基树脂、酚醛树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、羟丙基甲基纤维素、羟丙基纤维素和二乙酰基纤维素。在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂和所述第二水性粘合剂以在0.1:1-10:1范围内的重量比存在于所述负极活性物质层中。所述第一水性粘合剂和所述第二水性粘合剂可以在0.25:1-10:1范围内的重量比存在于所述负极活性物质层中。在一个实施方式中，所述第一水性粘合剂以在0.01重量%-10重量%范围内的量存在于所述负极活性物质层中。所述第一水性粘合剂可以在0.01重量%-5重量%范围内的量存在于所述负极活性物质层中。在一个实施方式中，所述聚合物层包括两个层，所述两个聚合物层各自在所述基础材料层的相反表面上。在一个实施方式中，所述基础材料层为包括聚烯烃材料的多孔膜。在一个实施方式中，所述聚合物层的所述非水性粘合剂包括选自如下的至少一种：聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯基异丁基醚、聚丙烯腈、聚甲基丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚乙酸烯丙酯、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚甲醛、聚氧乙烯、聚环硫醚(polycyclothioether)、聚二甲基硅氧烷、聚内酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、尼龙6、尼龙66、聚间苯二甲酰间苯二胺、聚对苯二甲酰对苯二胺和聚均苯四甲酰亚胺。在一个实施方式中，所述聚合物层具有在0.1μm-10μm范围内的厚度。在一个实施方式中，所述正极包括包含与所述负极的所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元的粘合剂。在一个实施方式中，所述正极包括与所述隔板的所述非水性粘合剂相同的粘合剂。在一个实施方式中，所述正极包括与所述负极的所述第一水性粘合剂相同的粘合剂。根据本专利技术的实施方式的方面，由于使用具有至少一个其上形成上述聚合物层的表面的隔板、以及上述水性粘合剂的两种或更多种，所述隔板和所述电极之间的粘附改善，并且因此，所形成的包括所述电极和所述隔板的锂电池可具有改善的寿命特性。附图说明附图与说明书一起对本专利技术的示例性实施方式进行说明，并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。图1为根据本专利技术一个实施方式的隔板的实例的示意图。图2为根据本专利技术一个实施方式的锂电池的实例的示意图。表示附图主要元件的附图标记的说明1：锂电池2：负极3：正极4：隔板5：电池壳6：帽组件11：基础材料层12，13：聚合物层具体实施方式在以下详细描述中，通过图解显示和描述本专利技术的仅一些实施方式。如本领域技术人员将认识到的，本专利技术可以许多不同的形式体现并且不应解释为限于本文中阐述的实施方式。在整个说明书中，相同的附图标记始终表示相同的元件。下文中，描述根据本专利技术示例性实施方式的锂电池。根据本专利技术实施方式的锂电池包括：正极；负极，其包括包含第一水性粘合剂和第二水性粘合剂的负极活性物质层，所述第一水性粘合剂包括单体单元；和在所述正极和所述负极之间的隔板，所述隔板包括基础材料层和形成于所述基础材料层的至少一个表面上的聚合物层，且所述聚合物层包括非水性粘合剂，所述非水性粘合剂包括与所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元。由于包括如下水性粘合剂的负极的使用，改善了所述负极和隔板之间的粘附，并且因此降低了电极板的电阻且可改善锂电池的充电和放电特性，而且可抑制在充电和放电期间锂电池的体积变化：所述水性粘合剂包括与所述隔板的非水性粘合剂中相同的单体单元，所述隔板包括形成于所述基础材料层的至少一个表面上的聚合物层。即，通过包括如下负极和如下隔板，根据本专利技术实施方式的电池可具有降低的电极板电极电阻、改善的充电和放电特性，并且可抑制在充电和放电期间电池的体积变化：所述负极包括负极活性物质层，所述负极活性物质层包含包括单体单元的第一水性粘合剂；所述隔板包括聚合物层，所述聚合物层包括包含与所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元的非水性粘合剂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
锂电池，包括：正极；负极，其包括包含第一水性粘合剂和第二水性粘合剂的负极活性物质层，所述第一水性粘合剂包括单体单元；和在所述正极和所述负极之间的隔板，所述隔板包括基础材料层和在所述基础材料层的至少一个表面上的聚合物层，所述聚合物层包括非水性粘合剂，所述非水性粘合剂包括与所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元。

【技术特征摘要】
2012.02.21 US 61/601,373;2012.07.24 US 13/557,1371.锂电池，包括：正极；负极，其包括包含第一水性粘合剂和第二水性粘合剂的负极活性物质层，所述第一水性粘合剂包括单体单元；和在所述正极和所述负极之间的隔板，所述隔板包括基础材料层和在所述基础材料层的至少一个表面上的聚合物层，所述聚合物层包括非水性粘合剂，所述非水性粘合剂包括与所述第一水性粘合剂的所述单体单元相同的单体单元，其中所述聚合物层具有在0.1μm-10μm范围内的厚度。2.权利要求1的锂电池，其中所述第一水性粘合剂的所述单体单元包括选自如下的至少一种：基于二烯的单体单元、基于丙烯酰基的单体单元、基于氟的单体单元、和基于硅的单体单元。3.权利要求1的锂电池，其中所述第一水性粘合剂的所述单体单元包括选自如下的至少一种：丁二烯单体单元、异戊二烯单体单元、丙烯酸酯单体单元、甲基丙烯酸酯单体单元、偏氟乙烯单体单元、四氟乙烯单体单元、六氟丙烯单体单元、和硅氧烷单体单元。4.权利要求1的锂电池，其中所述第一水性粘合剂包括基于偏氟乙烯的单体和选自四氟乙烯和六氟丙烯的至少一种单体的共聚物。5.权利要求4的锂电池，其中所述第一水性粘合剂包括偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物。6.权利要求4的锂电池，其中所述第一水性粘合剂进一步包括选自如下的基于烯烃的单体单元：乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、异戊二烯和戊烯单体单元。7.权利要求4的锂电池，其中所述第一水性粘合剂进一步包括选自羧酸基团、羟基和磺酸基团的亲水基团。8.权利要求1的锂电池，其中所述第二水性粘合剂不同于所述第一水性粘合剂。9.权利要求1的锂电池，其中所述第二水性粘合剂包括选自如下的至少一种：苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯酸酯化的苯乙烯-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯橡胶、丙烯酰基橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、乙烯-丙烯共聚物、聚氧化乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：卞仁燮，孙荣培，郑炅珉，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：